जीन म्यूटेशन: जीन म्यूटेशन का तंत्र और महत्व

जीन म्यूटेशन के बारे में जानने के लिए इस लेख को पढ़ें: मॉर्गन द्वारा जीन म्यूटेशन का तंत्र और महत्व!

वे नए अचानक निहित असंतोषजनक विविधताएं हैं जो जीन या सिस्ट्रॉन का प्रतिनिधित्व करने वाले डीएनए खंड के न्यूक्लियोटाइड प्रकार और अनुक्रम में बदलाव के कारण होती हैं। पहले रिकॉर्ड किए गए जीन म्यूटेशन एंकॉन भेड़ (1791) और सींग रहित (प्रदूषित) मवेशी (1889) हैं। जीन म्यूटेशन का पहला वैज्ञानिक अध्ययन 1910 में मॉर्गन द्वारा ड्रोसोफिला में सफेद आंख के निशान की खोज के साथ शुरू हुआ था।

चित्र सौजन्य: cc.scu.edu.cn/G2S/eWebEditor/uploadfile/20120812232008746.jpg

सभी जीन उत्परिवर्तित कर सकते हैं। हालांकि, परिवर्तनशीलता जीन से जीन में भिन्न होती है। कुछ जीन हर 2000 युग्मकों (जैसे मक्का में रंग के लिए आर-जीन) को एक बार उत्परिवर्तित करते हैं, जबकि अन्य कई मिलियन युग्मकों (जैसे, मक्का के मोमी एंडोस्पर्म के लिए Wx ⁺ जीन) के लिए ऐसा नहीं करते हैं। उत्परिवर्तन की दिशा पूर्वानुमेय नहीं है। यह प्रत्येक बोधगम्य दिशा में और प्रत्येक बोधगम्य डिग्री के लिए हो सकता है। एक उत्परिवर्तित जीन जंगली प्रकार से वापस उत्परिवर्तित हो सकता है।

दैहिक और साथ ही जर्मिनल कोशिकाओं में उत्परिवर्तन हो सकता है। वे घातक, हानिकारक, तटस्थ या लाभप्रद हो सकते हैं। अधिकांश उत्परिवर्तन पुनरावर्ती होते हैं और फ़ंक्शन का नुकसान होता है। कुछ प्रमुख हैं, जैसे, एनारिडिया (आंख में आईरिस की अनुपस्थिति) के लिए उत्परिवर्तन। आंतरिक कारणों से जीन उत्परिवर्तन स्वाभाविक रूप से और स्वचालित रूप से हो सकता है।

उन्हें सहज उत्परिवर्तन कहा जाता है। अन्य बाहरी कारकों या रसायनों द्वारा निर्मित होते हैं। उन्हें प्रेरित उत्परिवर्तन के रूप में जाना जाता है। जीवों में उत्परिवर्ती जीन (परिवर्तन पॉलीमरेज़ गतिविधि के माध्यम से उत्परिवर्तन) और एंटीम्यूटेटर जीन (प्रतिकृति के दौरान न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में परिवर्तन की जाँच) होते हैं।

1. सहज उत्परिवर्तन:

वे उत्परिवर्तन होते हैं जो किसी भी बाहरी कारक के संबंध के बिना आंतरिक कारणों से, स्वाभाविक रूप से और स्वचालित रूप से होते हैं। सहज उत्परिवर्तन की दर 2000 में 1 से कई मिलियन डिवीजनों में भिन्न होती है। संभावित कारण हैं:

(i) पृष्ठभूमि विकिरण:

वे विभिन्न स्रोतों से स्वाभाविक रूप से होते हैं, उदाहरण के लिए, सूरज, रेडियोधर्मी खनिज, (ii) Tautomers। सभी चार नाइट्रोजन आधार भी उनके टॉटोमेरिक या आइसोमेरिक अवस्थाओं में होते हैं, जो एमिनो समूह (-NH ₂ ) या enol group (-COH, जैसे, थाइमाइन, गुआनाइन) के बजाय इमिनो समूह (-NH, जैसे, साइटोसिन, एडेनिन) बनाते हैं। केटो समूह के बजाय (= CO)। एटम टू सीजी जैसे अनुक्रम में बदलाव लाने के लिए टैटोमर्स की जोड़ी अलग-अलग आधारों के साथ होती है। (iii) साइटोसिन का उपयोग। साइटोसिन धीरे-धीरे यूरैसिल का उत्पादन करने के लिए बहरा हो जाता है, जो एडेनिन के साथ जोड़े के परिणामस्वरूप बेस पेयरिंग में परिवर्तन होता है, (iv) कॉपी एरर। प्रतिकृति, प्रतिलेखन और अनुवाद में कई चरण शामिल हैं। किसी भी गलत विकल्प या विभिन्न समूह के प्रवेश से उत्परिवर्तन होगा। प्रूफ़ रीडिंग के दौरान कॉपी की अधिकांश त्रुटियां सही हो जाती हैं, लेकिन कुछ सुधार से बच जाते हैं।

2. प्रेरित म्यूटेशन:

वे उत्परिवर्तन हैं जो विशिष्ट बाहरी कारकों और रसायनों के जवाब में उत्पन्न होते हैं। मुलर (1927) ड्रोसोफिला में एक्स-किरणों को उजागर करके प्रेरित उत्परिवर्तन उत्पन्न करने वाला पहला था। पर्यावरण के विशिष्ट कारक और रसायन जो उत्परिवर्तन को प्रेरित करते हैं, उन्हें उत्परिवर्तन कहा जाता है।

उत्परिवर्तजन:

कोई भी बाह्य भौतिक या रासायनिक कारक जो उत्परिवर्तन का कारण बन सकता है या जीवों में उत्परिवर्तन की आवृत्ति को उत्परिवर्तन कह सकता है।

1. शारीरिक उत्परिवर्तन:

वे दो प्रकार के होते हैं, तापमान और उच्च ऊर्जा विकिरण।

(i) तापमान:

तापमान में वृद्धि से Q ₁₀ = 5. के साथ उत्परिवर्तन की दर बढ़ जाती है। उच्च तापमान पर इसे और बढ़ाया जाता है। तापमान में वृद्धि डीएनए के दो स्ट्रैंड्स के बीच हाइड्रोजन बॉन्डिंग को तोड़ती है और इसलिए बाद वाले को बदनाम करती है। यह प्रतिकृति और प्रतिलेखन से जुड़ी सिंथेटिक प्रक्रिया को परेशान करता है। चावल में, कम तापमान म्यूटेशन की दर को बढ़ाने के लिए जाना जाता है।

(ii) उच्च ऊर्जा विकिरण:

उनमें न्यूट्रॉन, अल्फा कण, कॉस्मिक किरणें, गामा कण, बीटा किरणें, एक्स-किरणें, अल्ट्रा-वायलेट किरणें आदि शामिल हैं। अल्ट्रा-वायलेट किरणें नॉन-राइज़िंग विकिरण हैं जो थाइमाइन डिमर्स बनाकर डीएनए को प्रभावित करती हैं। यह डीएनए डुप्लेक्स में झुकता है जो गलतफहमी पैदा करता है। अन्य उच्च ऊर्जा विकिरण आयनीकरण विकिरण हैं। वे आयन डीएनए घटक हैं जो कई जैव रासायनिकों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं।

एक्स-रे को डिमिनिटेट और डिहाइड्रोक्सिलेट नाइट्रोजन बेस, फॉर्म पेरोक्साइड और ऑक्सीडाइज़ डीऑक्सीराइब के लिए जाना जाता है। मुलर (1927) एक्स-रे की मदद से ड्रोसोफिला में उत्परिवर्तन को प्रेरित करने वाला पहला था। उन्होंने म्यूटेशन की दर में 150 गुना वृद्धि पाई। परमाणु पतन के कारण उत्सर्जित विकिरण और जापान में हिरोशिमा और नागासाकी पर गिराए गए परमाणु बमों ने कई उत्परिवर्तन किए हैं।

2. रासायनिक Mutagens:

वे कई प्रकार के होते हैं। आम में नाइट्रस एसिड, अल्काइलेटिंग एजेंट, बेस एनालॉग्स और एक्रिडिन होते हैं।

(i) नाइट्रस एसिड:

यह एक डीमैनेटिंग एजेंट है जो साइटोसिन को यूरैसिल, गुआनाइन से ज़ैंथीन और एडीनिन को हाइपोक्सिन में बदलता है। साइटोसिन के साथ हाइपोक्सैन्थिन गलत तरीके से। इसलिए, ए-टी को एच-सी द्वारा बदल दिया जाता है। इसी तरह С- G को U- A और С- X द्वारा बदल दिया जाता है। ये असामान्य या निषिद्ध आधार जोड़े प्रतिकृति और प्रतिलेखन को परेशान करते हैं। अपूर्ण या दोषपूर्ण पॉलीपेप्टाइड्स अनुवाद के दौरान उत्पन्न होते हैं।

(ii) अल्काइलेटिंग एजेंट:

नाइट्रोजन सरसों [जैसे, आरएन (सीएच ₂ सीएल) ₂ ], डायथाइल सल्फेट (डीईएस), डिमेथाइल नाइट्रोसामाइन (डीएमएन) और अन्य अल्काइलेटिंग एजेंट नाइट्रोजन बेस के मिथाइलेशन या एथिलेशन का कारण बनते हैं। उत्तरार्द्ध सामान्य भागीदारों के साथ जोड़ी बनाने में विफल रहता है और साथ ही दो डीएनए किस्में को अलग करने से रोकता है।

(iii) आधार एनालॉग:

वे डीएनए के सामान्य आधारों से मिलते जुलते हैं और इसलिए, उनके स्थान पर डीएनए में शामिल हो जाते हैं। इस प्रकार के आम उत्परिवर्ती 5-ब्रोमोक्रिल और 5-फ्लूरोरासिल हैं। वे डीएनए के थाइमिन के लिए स्थानापन्न करते हैं और गुआनिन के साथ जोड़ी बनाते हैं। इस प्रकार A-T को G-Bu या Fu द्वारा बदल दिया जाता है। यह प्रतिकृति, प्रतिलेखन और अनुवाद को परेशान करता है।

(iv) एसीडाइन्स:

वे टेर व्युत्पन्न हेटेरोनॉटिक फ्लैट अणु हैं, जहां से कई डाई और फार्मास्यूटिकल्स तैयार किए जाते हैं। एक्रीडाइन्स (जैसे, एक्रीफ्लेविन, प्रोफेल्विन, यूफ्लैविन, एक्रिडिन ऑरेंज) दो बेस पेयर के बीच डीएनए चेन में प्रवेश करते हैं और कुछ न्यूक्लियोटाइड के विलोपन या जोड़ का कारण बनते हैं। डीएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का फ्रेम इस प्रकार परेशान और अलग-अलग पढ़ा जाएगा। इसे फ्रेम-शिफ्ट या गिबरिश म्यूटेशन के रूप में भी जाना जाता है।

जीन उत्परिवर्तन का तंत्र:

एक जीन का सबसे छोटा हिस्सा जो उत्परिवर्तन से गुजर सकता है, मटन के रूप में जाना जाता है। यह एकल न्यूक्लियोटाइड जितना छोटा हो सकता है। अधिकांश जीन म्यूटेशन में सिस्टोन के केवल एक न्यूक्लियोटाइड या नाइट्रोजन आधार में परिवर्तन शामिल है। इन जीन म्यूटेशन को पॉइंट म्यूटेशन कहा जाता है।

एक से अधिक बेस पेयर वाले म्यूटेशन को ग्रॉस म्यूटेशन कहा जाता है। जीन उत्परिवर्तन आमतौर पर डीएनए की प्रतिकृति के दौरान होते हैं। इसलिए, उन्हें कॉपी एरर म्यूटेशन भी कहा जाता है। एक जीन कई बिंदु उत्परिवर्तन से गुजर सकता है। यह कई एलील पैदा करता है। जीन म्यूटेशन तीन तरीकों से होते हैं- उलटा, प्रतिस्थापन (दो प्रकार के- संक्रमण और अनुप्रस्थ) और फ्रेमफिफ्ट (दो प्रकार के- सम्मिलन और विलोपन)।

1. उलटा:

उत्परिवर्तजन द्वारा डीएनए का एक विरूपण रिवर्स क्रम में एक सिस्टरॉन के आधार अनुक्रम को बदल सकता है। प्रक्रिया को उलटा कहा जाता है। नए अनुक्रम में स्वाभाविक रूप से अलग-अलग कोडन होंगे, जैसे,

2. प्रतिस्थापन (प्रतिस्थापन):

प्रतिस्थापन में नाइट्रोजन का आधार दूसरे के साथ बदल जाता है। यह दो प्रकार का होता है, संक्रमण और ट्रांस-संस्करण।

(ए) संक्रमण:

नाइट्रोजन के आधार को उसके दूसरे प्रकार से बदल दिया जाता है, अर्थात एक प्यूरीन को दूसरे प्यूरीन (एडेनिन while ग्वानिन) से बदल दिया जाता है जबकि एक पाइरीमिडीन को दूसरे पाइरीमिडीन (साइटोसिन ym थाइमिन या यूरैसिल) द्वारा।

(बी) ट्रांस-संस्करण:

यहाँ एक प्यूरीन बेस को पाइरीमिडीन बेस द्वारा प्रतिस्थापित या प्रतिस्थापित किया जाता है और इसके विपरीत, उदाहरण के लिए एडेनिन और साइटोसिन के साथ यूरैसिल या थाइमिन को ग्वानिन के साथ।

3. फ़्रेम-शिफ्ट म्यूटेशन:

वे वे उत्परिवर्तन हैं जिनमें एक या अधिक न्यूक्लियोटाइड के एक या एक से अधिक न्यूक्लियोटाइड के विलोपन के पीछे या पीछे के दिशा में सम्मिलन (जोड़) के कारण बेस सीक्वेंस के फ्रेम का पढ़ना बाद में या तो आगे की दिशा में बदल जाता है। इसलिए, फ़्रेम-शिफ्ट म्यूटेशन दो प्रकार के होते हैं, सम्मिलन और विलोपन।

(ए) प्रविष्टि:

डीएनए के खंड में एक या अधिक न्यूक्लियोटाइड जोड़े जाते हैं जो एक सिस्ट्रोन या जीन का प्रतिनिधित्व करते हैं।

(बी) विचलन:

एक या एक से अधिक न्यूक्लियोटाइड डीएनए के एक खंड से खो जाते हैं जो एक सिस्ट्रोन या जीन का प्रतिनिधित्व करते हैं।

कभी-कभी एक सम्मिलन और एक समान संख्या में न्यूक्लियोटाइड का विलोपन होता है, ताकि फ्रेम न चले लेकिन एक या अधिक कोडन में परिवर्तन के कारण उत्परिवर्तन होता है।

निरर्थक, समान-भावना और गलत अर्थ

एक निरर्थक उत्परिवर्तन वह है जो एक समाप्ति या बकवास कोडन, अर्थात, एटीटी (यूएए), एटीसी (यूएजी), और एसीटी (यूजीए) के गठन के कारण पॉलीपेप्टाइड संश्लेषण को रोकता है। गलत अर्थ उत्परिवर्तन वह है जिसमें एक कोडन में परिवर्तन शामिल होता है जो पॉलीपेप्टाइड में विशिष्ट साइट पर एक अलग अमीनो एसिड का उत्पादन करता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर इसकी गैर-क्रिया होती है।

एक ही-सेंस म्यूटेशन साइलेंट म्यूटेशन है जिसमें कोडन को बदल दिया जाता है लेकिन परिवर्तन अमीनो एसिड विशिष्टता (जैसे, जीसीए → जीसीटी या जीसीसी या जीसीजी) को नहीं बदलता है।

म्यूटेशन का महत्व:

1. विविधता:

उत्परिवर्तन एक आबादी में सभी परिवर्तनशीलता का स्रोत हैं। परिवर्तनशीलता अपने वातावरण के लिए जीव की अनुकूलन क्षमता को बढ़ाती है और एक प्रतिकूल वातावरण में मृत्यु या बिगड़ती है।

2. जीन का अध्ययन:

जब तक और एक जीन उत्परिवर्तित नहीं होता है और एक पुनरावर्ती या मध्यवर्ती एलील होता है, तब तक यह किसी का ध्यान नहीं रहेगा और व्यक्ति के शरीर विज्ञान और फेनोटाइप में इसके महत्व का मूल्यांकन नहीं किया जा सकता है।

3. विकास:

उत्परिवर्तन विकास के फव्वारे प्रमुख हैं। वे आबादी में नए बदलाव जोड़ते हैं। विविधताएं कुछ जीवों को अस्तित्व के संघर्ष में बेहतर रूप से फिट होने की अनुमति देती हैं। इसलिए, वे जीवित रहते हैं जबकि अन्य कम भिन्नता के साथ नष्ट हो जाते हैं।

प्रक्रिया जारी है और विविधताएं जमा होती हैं। यह नई किस्मों, उप-प्रजातियों और प्रजातियों को जन्म देता है। कभी-कभी एक एकल उत्परिवर्तन नए प्रकार के जीवों को जन्म देता है, जैसे, एनकॉन भेड़, स्वादिष्ट सेब, नाभि ऑरेंज, सीसर गिगास (जायंट ग्राम), अरचिस हाइपोगिया वर्। विशालकाय (विशालकाय मूंगफली)। Polyploidy ने कई नए जीवों का उत्पादन किया है। इसे नई प्रजातियों (जैसे, ट्रिकल) और बेहतर उपज प्राप्त करने के लिए कृत्रिम रूप से प्रेरित किया गया है।

4. औद्योगिक माइक्रोबायोलॉजी:

बेहतर किण्वन क्षमता (जैसे, खमीर), एंटीबायोटिक दवाओं (जैसे, पेनिसिलियम) और कई अन्य जैव रासायनिकों की बेहतर उपज के लिए श्रमिक लगातार सूक्ष्मजीवों की नई उत्परिवर्ती दौड़ विकसित कर रहे हैं।

5. स्वास्थ्य खतरा:

उत्परिवर्तनों का अधिक उपयोग श्रमिकों और आबादी के अन्य क्षेत्रों को उजागर करता है, जिसमें विकृत म्यूटेशन होने का खतरा होता है। इसलिए, कुछ देशों ने पहले से ही उत्परिवर्तनों के उपयोग पर प्रतिबंध और नियम लागू कर दिए हैं। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में एक्स-रे तकनीशियनों और श्रमिकों को हमेशा आकस्मिक जोखिम के प्रति अतिरिक्त सावधान रहने की चेतावनी दी जाती है।

6. पशुपालन:

पालतू जानवरों और पालतू जानवरों की कई किस्में हैं। ये सभी उत्परिवर्तन के माध्यम से जंगली प्रकारों से उत्पन्न हुए हैं। कुछ हालिया म्यूटेशनों में एकॉन भेड़, हॉर्नलेस मवेशी, बाल रहित बिल्ली आदि शामिल हैं। उच्च दूध की पैदावार, स्तनपान की अवधि, अंडा उत्पादन, मांस सामग्री, ऊन की उपज, विविध वातावरण के लिए अनुकूलनशीलता के लिए भी उत्परिवर्तन हुए हैं। ये उपयोगी उत्परिवर्तन पशु प्रजनकों द्वारा उठाए गए हैं।

7. कृषि:

म्यूटेशनों ने सभ्यता की शुरुआत में कृषि में लगभग क्रांतिकारी हिस्सा निभाया है और साथ ही अब कृषि के सुधार में बढ़ती मानव आबादी की जरूरतों को पूरा करने के लिए।

(i) उनमें अचानक उत्परिवर्तन के कारण कई पौधों का वर्चस्व संभव हो गया था, उदाहरण के लिए, गेहूं में कठोर कान, चावल और ओहर अनाज, कपास में एक प्रकार का वृक्ष।

(ii) फूलगोभी, पत्तागोभी, ब्रसेल्स स्प्राउट और नोल कोहल सभी म्यूटेंट हैं जो वाइल्ड गोभी से विकसित होते हैं।

(iii) पादप प्रजनक उच्च उपज, पोषक मूल्य, पुआल की कठोरता, रहने के लिए प्रतिरोध, फसल पकने की कम अवधि, रोग प्रतिरोधक क्षमता इत्यादि के लिए फसल पौधों के सुधार के लिए प्रेरित म्यूटेशन का उपयोग कर रहे हैं। इस प्रयोजन के लिए एक गामा विकिरण संयंत्र फिट किया गया है। IARI, नई दिल्ली।

मैक्सिकन गेहूं की उच्च उपज वाली लोकप्रिय किस्मों को बोरवेल द्वारा बौना म्यूटेंट के साथ लाया गया था। वे मूल रूप से लाल दानेदार थे। यह रंग भारतीयों को पसंद नहीं आया। भारत में उनकी खेती म्युटेशन के माध्यम से एम्बर सीड कलर (जैसे, शरबती सोनोरा) के विकास से संभव हुई।

(iv) 'रिइमी' नामक उच्च उपज वाले चावल की किस्म का उत्पादन गामा विकिरण के माध्यम से किया गया था।

(v) गुस्ताफ़सन (1941, 1947) ने प्रेरित उत्परिवर्तन के माध्यम से जौ की कई किस्में विकसित कीं। जौ में दो सामान्य उत्परिवर्तन ect इरेक्टोइड्स ’और um एसेरिफ़ेरम’ हैं। उच्च उपज के अलावा, उन्होंने सूखे और रोग प्रतिरोध जैसे कई अन्य उपयोगी पात्रों को संयोजित किया।

(vi) उपज को प्रभावित किए बिना फसल पौधों की अवधि में कमी उत्परिवर्तन के महत्वपूर्ण योगदानों में से एक रहा है। गन्ने (लगभग 18 महीने से लेकर 10 महीने से कम), कास्टर (9 महीने से 4.5 महीने, जैसे, अरुणा किस्म) सहित लगभग सभी फसलों में इस तरह के उत्परिवर्तन प्राप्त किए गए हैं।

(vii) वानस्पतिक प्रचारित पौधों में परिवर्तन परिवर्तनशीलता के सुधार और विकास का एकमात्र स्रोत है। प्रेरित उत्परिवर्तन प्रकृति में दैहिक हैं। केले में एक दैहिक उत्परिवर्तन ने भास्कर का उत्पादन किया है जहां फलों का आकार 35 सेमी x 12 सेमी है। बीज रहित नाभि नारंगी और बीज रहित अंगूर दैहिक उत्परिवर्तन हैं। दैहिक उत्परिवर्तन ने भी अनानास और आलू को बेहतर बनाने में मदद की है।

(viii) वर्तमान समय में लगभग 50% फसल और बागवानी पौधे प्रकृति में पॉलीप्लॉइड, जैसे, गेहूं, चावल, मक्का, ग्राम, कपास, आलू, गन्ना, केला, अनानास, सेब, नाशपाती, आदि के माध्यम से विकसित हुए हैं।

(ix) सजावटी पौधों में बड़ी संख्या में उत्परिवर्तन को प्रेरित किया गया है ताकि उनकी सुंदरता, लंबे जीवन और सुगंध को बढ़ाया जा सके, जैसे, डहलिया, रोजा, गुलदाउदी, पा- पावेर।